Строительніе статьи 1996

Зависимость прочностных и контракционных характеристик цементов различных групп по эффективности при пропаривании

В условиях тепловлажностной об­работки (ТВО) наиболее эффектив­ными являются цементы, обеспечи­вающие получение наибольшей прочности бетона при минимально возможном их расходе и при наи­более коротких режимах тепловой обработки.

В настоящее время в роли каче­ственной характеристики эффек­тивности цемента в условиях ТВО используется коэффициент при пропаривании. В зависимости от величины коэффициента при про­паривании цементы разделены на три группы [1]:

— высокоэффективные (I группа, Кп = 0,68);

— среднеэффективные (И группа, Кп = 0,57-0,67);

— низкоэффективные (III Группа, Кп = 0,56);

Как известно, прочность и дефор - мативность бетона определяется, главным образом, структурой и свойствами цементного камня. Ха­рактеристики структуры бетона в процессе его твердения невозмож­но рассматривать без данных о кинетике гидратации цемента.

Во ВНИИФТРИ была разработана методика и аппаратура [2 для из­мерения кинетики изменения контракции бетона, т. е. изменения суммарного объема цемента и воды в процессе гидратации.

Прямая связь между степенью гидратации цЬмента и контракцией бетона позволяет исследовать про­цесс формирования структуры и оценить эффективность режима твердения бетона при различной температуре.

Были проведены исследования по определению контракционного объ­ема твердеющей системы на цемен­тах разных групп по эффективности при пропаривании.

Исследования проводились на дифференциальном контрактометре КД-02, который позволяет опреде­лять изменения контракционного объема при твердении бетона в условиях, моделирующих пропари-

Таблица 1

Вание. Прибор обеспечивает скоро­сть подъема и снижения температу­ры от 5 до 50 °С/ч, имеет автоном­ную связь с лабораторной тепловой камерой для задания и воспроизве­дения заданного теплового режима.

Определение изменения кон­тракционного объема дифференци­альным методом состоит в непрерыв­ном определении разности давлений между исследуемым и модельным ма­териалами и построении зависимости,

Д V =/г, где т — время (ч, сут.).

В экспериментах использовались цементы Пикалевского, Воскресен­ского, Старооскольского, Перво­майского цементных заводов, отно­сящиеся к различным группам эф­фективности цементов при пропа­ривании. Характеристики цементов приведены в табл. 1. В качестве крупного заполнителя использовали гранитный щебень фракции 5—20 мм, в качестве мелкого заполнителя

— песок кварцевый с модулем крупности 2. В опытах использовали составы бетона при двух значениях водоцементного отношения. Соста­вы бетона приведены в табл. 2.

Определение изменения конт­ракционного объема и прочности изучали на бетонах в условиях ускоренного твердения по режиму

2 + 3 + 19 при температуре изотер­мического прогрева 50, 65 и 80 °С. Контракцию (Д Кпр) определяли с момента приготовления бетона до возраста 24 ч в условиях ТВО. Кроме этого, определяли контрак­цию бетона нормального твердения (Д Vis) (табл. 3).

Одновременно определяли проч­ность в возрасте 4, 6, 9, 12, 18, 24 ч (Кбпр) и в 28 сут нормального твердения (R628ht). По результатам испытаний рассчитывали коэффи­циенты прочности Кпр = Re"v/ Яб28т И коэффициенты контракции К АV =aV„p/aV2В и были построе­ны кривые изменения этих коэффи-

8 16 24 т,4

Рис. 1. Кинетика изменения коэффици­ента контракции пропаренного бетона при В/Ц = 0,66 и температуре изотер­мической выдержки 80 °С на цементах заводов:

1 - Пикалевского; 2 — Воскресенского;

3 — Старооскольского; 4 — Первомай­ского

Циентов во времени. Кинетика из­менения этих коэффициентов проч­ности и коэффициентов контракции бетонов, изготовленных на цемен­тах различных групп эффективности при пропаривании, приведена на рис. 1 и 2.

На основании проведенных ис­следований прочности и контрак­ции бетонов, изготовленных на це­ментах различных групп по эффек­тивности при пропаривании, можно сделать следующие выводы.

Коэффициенты контракции адек­ватны коэффициентам прочности, как с качественной стороны, так и с количественной. Классификация цементов по группам по эффек-

Тивности при пропаривании, кото­рая была разработана также по активности при пропаривании (Кцпр) и коэффициенту при про­паривании (Кп) при одном режиме тепловой обработки, действитель­на при всех температурных уров­нях (от 30 до 100 °С) за время от

0 до 24 часов (см. рис. 1, 2).

Различие кинетической направ­ленности цементов в бетонах, кото­рая оценивается по изменению контракционного объема

(см. табл. 3, рис. 1), сохраняется при всех режимах тепловой обра­ботки, независимо от В/Ц, времени (т) — от 0 до 24 ч и температуры изотермического прогрева — от 30 до 100 °С.

Принимая за оптимальный режим времени, когда кинетика контрак­ции выходит на асимптотический уровень, можно считать, что для необходимого быстрого достижения степени гидратации цемента, а сле­довательно, и быстрого набора прочности бетоном, рациональнее применять цементы с более высо­ким коэффициентом при пропари­вании. Так, на бетонах с В/Ц = 0,4 и температуре изотермии 1°Ип = = 50 °С, изготовленных на цемен­тах I группы, длительность прогрева можно сократить на 4—5 ч по сравнению с бетонами на цементах

III Гр.; при В/Ц = 0,4, ї°ип = 80 °С

— на 1,5—2 ч; при В/Ц = 0,66 и ї°ип = 80 °С — на 2—3 ч, и т. д.

Итак, кинетическая направлен­ность цементов при твердении в бетоне, которая оценивается но изменению контракционного объе­ма, сохраняется при всех режимах ТВО, независимо от В/Ц, времени и температуры изотермического прогрева.